PERSAMAAN ALLOMETRIK GENERA
Intsia sp.
UNTUK PENDUGAAN BIOMASA ATAS TANAH
PADA HUTAN TROPIS PAPUA BARAT
(
Allometric Equation of
Intsia
sp. Genera for Biomass Estimation on Tropical
Forest in Papua
)
Oleh/By :
Sandhi Imam Maulana dan Jarot Pandu P. A.
Balai Penelitian Kehutanan Manokwari-Balitbang Kementrian Kehutanan Jl. Inamberi, Susweni PO BOX 159, Manokwari 98313-Papua Barat
Telp. (0986) 213437, Fax (0986) 213441
ABSTRACT
This research aims at producing allometric equations, specifically to site and genera, to estimate total above ground biomass of Intsia genera in West Papua tropical forest. In this research, allometric equations was build based on the relation between Diameter at Breast Height (DBH), Commercial Bole Height (CBH), and Wood Density (WD) against Total Above Ground Biomass (TAGB). Allometric equations was build following exponential growth basic equations. The final result shows that the most proper equation to estimate total above ground biomass for Intsia genera is Log TAGB (Kg/tree) = - 0.762 + 2.51 Log DBH (cm) (F statistic = 797.51; R-sq (adj) 98.50%; and Average deviation = 1.70%).
Key words: Allometric, Intsia, TAGB, West Papua
ABSTRAK
Tujuan penelitian ini adalah untuk menghasilkan persamaan alometrik untuk menilai jumlah total kandungan biomassa Intsia sp. di hutan tropis Papua Barat. Persamaan alometrik disusun berdasarkan hubungan antara diameter pohon setinggi dada (Diameter ata Breast Height: DBH), tinggi batang komersil (Commercial Bole Height: CBH), dan kerapatan kayu dengan total biomassa di atas permukaan tanah (Total Above Ground Biomass: TAGB). Persamaan alometrik dibuat mengikuti persamaan dasar pertumbuhan secara eksponen. Hasil penelitian menunjukkan bahwa persamaan yang tepat untuk menilai total biomassa Intsia sp. di atas permukaan tanah adalah Log TAGB (kg/pohon) = -0,762 + 2,51 Log DBH (cm) (F statistic = 797,51; R-sq (adj) 98,50%; dan deviasi rata-rata = 1,70%.
Kata kunci: Alometrik, Intsia, TAGB, Papua Barat
I. PENDAHULUAN
muncul seperti Reducing Emissions from Deforestationin Developing Countries (REDD), dan negara-negara tersebut akan membutuhkan suatu hasil pendugaan stok karbon baik temporal maupun spasial yang dapat diandalkan(UNFCCC, 2008).
Stok karbon pada umumnya diturunkan dari nilai biomassa atas tanah, dengan mengasumsikan bahwa 50% nilai biomassa tersebut tersusun atas karbon. Metode yang paling akurat untuk pendugaan biomassa adalah melalui pendekatan destruktif dengan penebangan pohon-pohon dan menimbang bobot keseluruhan bagian-bagiannya. Pendekatan destruktif tersebut sering digunakan untuk memvalidasi berbagai metode lainnya, yang cenderung kurang mengganggu dan tidak berbiaya tinggi, seperti pendugaan stok karbon dengan pengukuran nondestructive in-situ dan remote sensing(Clark et al., 2001; Wang et al., 2003).
Berbagai persamaan allometrik yang dibangun berdasarkan pengukuran-pengukuran contoh secara destruktif memudahkan dalam pengumpulan komponen biofisik, seperti diameter setinggi dada (DBH) dan tinggi kayu komersial (CBH). Pendugaan stok karbon pada area yang luas menggunakan remote sensing memerlukan dukungan hubungan antara refleksi kanopi yang terekam pada sensor dengan stok karbon yang diukur secara langsung atau ditaksir secara tidak langsung di lapangan (Chiesi et al., 2005; Gibbs et al., 2007, Myeong et al., 2006; Tan et al., 2007).
Hingga saat ini, berbagai persamaan allometrik untuk multi-spesies pada hutan tropis di Indonesia telah dipublikasikan dalam Basuki et al. (2009), Brown (1997), Hashimotio et al. (2000), Ketterings et al. (2001), dan Yamakura et al. (1986), dimana berbagai persamaan allometrik tersebut dibangun berdasarkan hubungan antara DBH, tinggi pohon, dan berat jenis kayu terhadap nilai biomassa atas tanah.
Dalam rangka mengurangi ketidakpastian (uncertainty), diperlukan suatu metode perhitungan stok karbon yang akurat. Pembangunan suatu persamaan allometrik spesifik spesies dan site yang baru diperlukan untuk memperoleh tingkat ketelitian yang lebih tinggi. Penelitian ini bertujuan untuk menghasilkan persamaan-persamaan allometrik spesifik genera dan lokasi untuk pendugaan biomassa atas tanah genera Intsia pada hutan tropis Papua Barat.
II. BAHAN DAN METODE
Penelitian dilaksanakan pada wilayah konsesi Ijin Usaha Pemanfaatan Hasil Hutan Kayu-Hutan Alam (IUPHHK-HA) PT. Arfak Indra yang ada di Kabupaten Fak-Fak Provinsi Papua Barat pada bulan Mei 2010 dengan genera dominan Intsia. Pada lokasi tersebut 13 pohon dengan selang diameter 5-40 cm ditebang sebagai dasar pengukuran parameter pohon yang dijadikan sebagai predictors dalam penyusunan persamaan.
Pemilihan pohon yang ditebang dilaksanakan berdasarkan data inventarisasi yang dimiliki pemegang IUPHHK-HA serta hasil ground check. Dalam rangka memperoleh sampel pohon-pohon yang representatif, distribusi diameter dan pengelompokan genera dilaksanakan pada saat pemilihan pohon.
pohon diukur. Diameter pohon diukur tiap interval 2 m untuk batang dan cabang utama. Sebagai tambahan, tinggi dan diameter tunggak juga diukur. Pengukuran tersebut digunakan untuk menaksir volume dan berat kering. Volume tiap seksi dihitung berdasarkan rumus Smalian seperti yang disarankan oleh De Gier(2003), yaitu:
v = [(g + g )/2] * l 1 2 3 Dimana: v = volume sortimen tiap seksi (m )
2 g = luas penampang lintang batang bagian pangkal (m )1
2 g = luas penampang lintang batang bagian ujung (m )2 l = panjang sortimen yang diukur (m)
Timbangan meja dengan kapasitas 2000 g digunakan untuk menimbang specimen yang lebih kecil. Sampel yang diambil dikumpulkan dengan ulangan dua kali dan disimpan dalam kantong plastik bersegel untuk dibawa ke laboratorium dalam rangka pengukuran kadar air.
Berat kering didapatkan melalui pengeringan sampel pada temperatur 105°C hingga berat konstan diperoleh (Ketterings et al., 2001; Stewart et al., 1992). Untuk menentukan berat jenis kayu, beberapa sampel diambil dari bagian terbawah, tengah dan teratas dari batang. Sampel-sampel tersebut diambil dalam bentuk silinder, sehingga bagian luar dan dalam batang tercakup hingga kulit kayu (Nelson et al., 1999). Berat jenis kayu dihitung berdasarkan metode water replacement. Berat jenis kayu merupakan berat kering oven dibagi volume saturasi. Berat kering ranting, cabang dan batang dengan diameter > 15 cm dihitung dengan mengalikan volume basah tiap seksi dengan berat jenis kayu. Untuk bagian-bagian pohon lainnya, berat kering dihitung dengan mengalikan berat basah terhadap rasio berat kering/berat basah dari sampel-sampel yang diambil. Berat kering total suatu pohon didapatkan dari penjumlahan berat kering batang, cabang, ranting dan dedaunan. Berdasarkan data yang telah dikumpulkan, persamaan-persamaan allometrik dibangun berdasarkan model dasar persamaan seperti yang telah disarankan Basukiet al. (2009), yaitu TAG = c + á(DBH); TAGB = c + á(DBH) + â(CBH); dan TAGB = c + á(DBH) + â(WD).
Sebelum persamaan allometrik disusun, hubungan antara variebel independen dan dependen diperiksa menggunakan scatter plot, apakah kedua variabel tersebut berhubungan secara eksponensial. Variabel independen mencakup diameter setinggi dada (DBH), tinggi bebas cabang (CBH) dan berat jenis kayu (WD), sedangkan variabel dependen adalah total biomassa atas tanah (TAGB). Perbandingan dan seleksi model dilaksanakan berdasarkan nilai F hitung, R-sq, R-sq (adj) dan simpangan rata-ratanya yang dinyatakan dalam satuan persen (%) dan dihitung berdasarkan rumus seperti yang disarankan oleh Basuki et al. (2009), yaitu:
Dimana: = simpangan rata-rata (%)
No. DBH (cm) CBH (m) Berat Jenis (gr/cm3) Biomassa (kg/pohon)
1 5.5 8.37 0.43 12.422
2 6.8 8 0.44 19.050
3 7.3 12.8 0.45 26.313
4 9 8.5 0.48 35.658
5 11.2 10 0.50 100.760
6 12 14.45 0.50 111.486
7 16.4 17 0.55 129.900
8 22 12 0.65 473.711
9 25 22.45 0.68 618.499
10 26.6 25.9 0.71 721.133
11 32.7 18.86 0.76 935.837
12 37.8 14 0.81 1283.200
13 40 22 0.86 2148.831
III. HASIL DAN PEMBAHASAN
Berdasarkan scatter plot yang telah dibangun dari data perhitungan yang tersaji pada Tabel 1, terlihat bahwa variabel independen diameter setinggi dada (DBH) dan berat jenis kayu (WD) membentuk hubungan exponential growth terhadap variabel dependen total biomassa atas tanah (TAGB) seperti yang tersaji pada Gambar 1. Pola hubungan exponential growth tersebut menunjukkan bahwa sampel pohon dengan selang diameter 5-40 cm masih berada pada masa pertumbuhan. Karena apabila sampel telah mencapai puncak pertumbuhan, maka hubungan yang terbentuk berupa pola sigmoid.
Tabel (Table) 1. Parameter Dasar Penyusunan Persamaan Penduga Biomassa Atas Tanah
Seperti yang tersaji pada Gambar 1, terlihat bahwa variabel independen tinggi bebas cabang (CBH) membentuk pola tidak tentu terhadap variabel dependen total biomassa atas tanah, sehingga variabel CBH tidak dapat digunakan sebagai predictor dalam model persamaan. berdasarkan pola hubungan exponential growth disusunlah berbagai persamaan allometrik seperti yang tersaji pada Tabel 2.
Tabel (Table) 2. Hasil Penyusunan Persamaan Penduga Biomassa Atas Tanah (Result of Equation Assessment of above ground biomass)
No. Persamaan Penduga R-sq R-sq (adj) F Hitung Simpangan
Rata-rata (%)
1 Log TAGB = - 0.762 + 2.51 Log DBH 98.60% 98.50% 797.51 1.70
2 Log TAGB = 3.86 + 6.92 Log WD 96.40% 96.00% 291.52 3.90
3 TAGB = 3090 - 12718 WD + 13244 WD2 97.60% 97.10% 204.6 46.06
4 TAGB = 128 - 24.7 DBH + 1.68 DBH2 94.90% 93.90% 93.03 27.65
Keterangan: TAGB = Total Above Ground Biomass (Kg/Pohon); DBH=Diameter at Breast Height (cm); WD = Wood Density 3
(gr/cm )
Untuk memperjelas hubungan antar variabel dalam masing masing persamaan yang telah dibangun, maka dibangunlah fitted line plot seperti yang tersaji pada Gambar 2. Berdasarkan hasil yang termuat dalam Tabel 2, maka model persamaan yang dipilih berdasarkan ukuran kedekatan variabel independen terhadap variabel dependennya adalah persamaan pertama, yakni Log TAGB = - 0.762 + 2.51 Log DBH. Nilai F hitung persamaan pertama sebesar 797.51, melebihi nilai F tabel pada selang kepercayaan 99% sebesar 3.51, yang berarti sisi penduga/predictor berpengaruh sangat nyata terhadap sisi response/hasil dugaan. Selain itu nilai R-sq (adj) persamaan pertama tersebut menunjukkan bahwa hasil pendugaan berdasarkan variabel DBH mampu mendekati nilai nyata 98.50%.
Nilai tersebut lebih besar daripada tiga persamaan lainnya yang hanya mencapai 97.10%. Nilai simpangan rata-rata yang hanya sebesar 1.70%, menunjukkan bahwa nilai biomassa hasil pendugaan persamaan pertama hanya menyimpang rata-rata sebesar 1.70% dari nilai aktual hasil pengukuran untuk seluruh pohon pada selang 5-40 cm. Selain itu, kemudahan dalam pengukuran variabel independen DBH juga menjadi dasar pertimbangan penentuan persamaan pertama sebagai persamaan yang terpilih.
Adapun hasil perbandingan nilai pendugaan total biomassa atas tanah pada pohon genera Intsia terhadap nilai aktualnya dapat dilihat dalam Tabel 3. Data pada Tabel 3 kemudian divisualkan dalam suatu grafik perbandingan untuk memperjelas hasil perbandingan, seperti yang tersaji pada Gambar 3.
Tabel (Table) 3. Hasil Perbandingan Nilai Pendugaan TAGB Terhadap Nilai Aktualnya (Ratio of TAGB estimated on actual value)
Total Above Ground Biomass (Kg/tree)
No. DBH
(cm)
WD
(gr/cm3) Aktual Pers.1 Pers.2 Pers.3 Pers.4
1 5.5 0.43 12.42 12.48 21.70 67.67 42.97
2 6.8 0.44 19.05 21.26 24.01 60.09 37.72
3 7.3 0.45 26.31 25.41 29.87 47.08 37.22
4 9 0.48 35.66 42.97 42.37 37.04 41.78
5 11.2 0.50 100.76 74.39 63.06 44.21 62.10
6 12 0.50 111.49 88.46 61.03 42.78 73.52
7 16.4 0.55 129.90 193.76 111.12 95.63 174.77
8 22 0.65 473.71 405.02 360.70 410.95 397.72
9 25 0.68 618.50 558.25 511.52 575.30 560.50
10 26.6 0.71 721.13 652.31 679.08 738.27 659.68
11 32.7 0.76 935.84 1095.25 1040.14 1040.43 1116.72
12 37.8 0.81 1283.20 1575.81 1746.10 1514.28 1594.79
13 40 0.86 2148.83 1816.23 2460.40 1902.90 1828.00
Perbandingan Dengan Hasil Penelitian Yang Telah Dipublikasikan Sebelumnya
Dari segi aplikasi model, persamaan allometrik bersifat spesifik terhadap spesies dan lokasi. Sehingga persamaan-persamaan allometrik tidak dapat dibandingkan untuk spesies dan lokasi yang berlainan. Akan tetapi dari segi susunan variabel dan bentuk persamaan, berbagai persamaan allometrik dapat dibandingkan sebagai tolak ukur efisiensi pengukuran. Adapun dalam penelitian ini, hasil pemilihan model diujikan terhadap tiga model persamaan allometrik untuk hutan tropis multi spesies di Indonesia yang telah dipublikasikan sebelumnya, yaitu oleh Basuki et al. (2009), Brown (1997), dan Ketterings etal. (2001).
Basuki et al. (2009) telah membangun persamaan allometrik untuk multi-spesies kayu komersial berdasarkan data yang dikumpulkan dari hutan tropis dipterocarp di daerah Kalimantan Timur. Brown (1997) telah membangun berbagai persamaan allometrik untuk hutan tropis berdasarkan data yang sebagian besar dikumpulkan dari Kalimantan. Ketterings et al. (2001) telah membangun persamaan allometrik pada hutan sekunder campuran di Sumatra. Perbandingan susunan variabel dan bentuk berbagai model persamaan allometrik tersebut tersaji pada Tabel 4 berikut ini.
Tabel (Table) 4. Perbandingan Persamaan Terpilih Dengan Berbagai Persamaan Allometrik yang Telah Dipublikasikan Sebelumnya (Ratio between selected equation and several published equation)
No. Persamaan Selang
Diameter R2 adj 1 Log (TAGB) = - 0.762 + 2.51 Log (DBH) {persamaan terpilih penelitian ini} 5-40 cm 98.50% 2 Ln (TAGB) = -1.498 + 2.234 Ln (DBH) {Basuki et al. (2009)} 6-200 cm 98.10%
3 TAGB = 0.139 DBH2.32 {Brown (1997)} 5-40 cm 89.00%
4 TAGB = 0.066 DBH2.59 {Ketterings et al. (2001)} 8-48 cm 95.40%
Keterangan: TAGB = Total Above Ground Biomass (Kg/Pohon); DBH=Diameter at Breast Height (cm).
Berdasarkan perbandingan pada Tabel 4 di atas terlihat bahwa persamaan terpilih pada penelitian ini memiliki bentuk persamaan dasar yang sama dengan tiga persamaan allometrik
b
yang telah dipublikasikan sebelumnya, yaitu TAGB = a DBH , yang dapat juga dinyatakan dalam bentuk logarithma (apabila kurva hubungan antara TAGB dan DBH membentuk pola pertumbuhan eksponensial) Log (TAGB) = Log (a) + b Log (DBH), atau dalam bentuk logarithma natural (apabila kurva hubungan antara TAGB dan DBH membentuk pola sigmoid) Ln (TAGB) = Ln (a) + b Ln (DBH).
Tabel (Table) 5. Perbandingan Hasil Pendugaan Nilai TAGB Berdasarkan Persamaan Allometrik yang telah Dipublikasikan Sebelumnya (The Ratio of TAGB estimated based on published allometric equation
TAGB (Kg/Pohon) No.
Pohon
DBH (cm)
Aktual Persamaan Terpilih Basuki (2009) et al. Brown (1997) Ketterings (2001) et al.
1 5.5 12.42 12.48 10.08 7.26 5.46
2 6.8 19.05 21.26 16.19 11.87 9.46
3 7.3 26.31 25.41 18.97 13.99 11.36
4 9 35.66 42.97 30.28 22.74 19.54
5 11.2 100.76 74.39 49.36 37.77 34.44
6 12 111.49 88.46 57.59 44.33 41.17
7 16.4 129.9 193.76 115.71 91.51 92.47
8 22 473.71 405.02 223.05 180.90 197.89
9 25 618.5 558.25 296.77 243.35 275.56
10 26.6 721.13 652.31 340.89 281.02 323.58
11 32.7 935.84 1095.25 540.66 453.70 552.36
12 37.8 1283.2 1575.81 747.38 635.03 803.98
13 40 2148.83 1816.23 848.06 724.09 930.85
Untuk memperjelas hasil perbandingan nilai TAGB berdasarkan berbagai persamaan allometrik tersebut, data pada Tabel 5 divisualisasikan dalam sebuah grafik seperti yang tersaji pada Gambar 4. Berdasarkan grafik pada Gambar 4, jelas terlihat bahwa hasil pendugaan berdasarkan persamaan allometrik yang disusun oleh Basuki et al. (2009), Brown (1997) dan Ketterings et al., (2001) cenderung underestimate terhadap hasil pengukuran aktual di lapangan. Kondisi tersebut dapat terjadi karena sifat spesifik dari persamaan allometrik yang terbatas penggunaannya pada spesies dan lokasi tertentu. Persamaan allometrik yang paling sesuai untuk menduga TAGB pada kawasan hutan tropis Papua Barat, adalah persamaan yang disusun berdasarkan data yang dikumpulkan dari dalam kawasan hutan tropis Papua Barat.
IV. KESIMPULAN
Berdasarkan hasil pengolahan data, telah tersusun empat persamaan penduga biomassa atas tanah yakni Log TAGB = - 0.762 + 2.51 Log DBH); Log TAGB = 3.86 + 6.92
2 2
Log WD; TAGB = 3090 - 12718 WD + 13244 WD ; TAGB = 128 - 24.7 DBH + 1.68 DBH . Persamaan yang terpilih adalah persamaan pertama, yakni Log TAGB = - 0.762 + 2.51 Log DBH dengan F hitung sebesar 797.51 dan R-sq (adj) mencapai 98.50% dan simpangan rata-rata sebesar 1.70%.
UCAPAN TERIMA KASIH
Ucapan terima kasih disampaikan kepada Ir. Thomas Nifinluri selaku penanggung jawab penelitian, Ir. Djunaedi selaku Kepala Perwakilan Wilayah PT. Arfak Indra di Fak-fak, Ricardo selaku staf PUHH PT. Arfak Indra, Bpk. Masri dan tim pendukung lapangan.
DAFTAR PUSTAKA
Basuki, T.M., Van Laake, P.E., Skidmore, A.K., Hussin, Y.A. 2009. Allometric equations for estimating the above-ground biomass in tropical lowland Dipterocarp forests. Forest Ecology and Management 257, 1684-1694.
Brown, S., 1997. Estimating biomass and biomass change of tropical forests: a primer. FAO. Forestry Paper 134, Rome, 87 pp.
Chiesi, M., Maselli, F., Bindi, M., Fibbi, L., Cherubini, P., Arlotta, E., Tirone, G., Matteucci, G., Seufert, G., 2005. Modelling carbon budget of Mediterranean forests using ground and remote sensing measurements. Agricultural and Forest Meteorology 136, 2234.
Clark, D.A., Brown, S., Kicklighter, D.W., Chambers, J.Q., Thomlinson, J.R., Ni, J., Holland, E.A., 2001. Net primary production in tropical forests: an evaluation and synthesis of existing field data. Ecological Application 11 (2), 371384.
De Gier, A., 2003. In: Roy, P. (Ed.), A New Approach to Woody Biomass Assessment in Woodlands and Shrublands. Geoinformatics for Tropical Ecosystems, India pp. 161198. Gibbs, H.K., Brown, S., Niles, J.O., Foley, J.A., 2007. Monitoring and estimating tropical forest
carbon stocks: making REDD a reality. Environmental Research Letters 2, 13
Hashimotio, T., Kojima, K., Tange, T., Sasaki, S., 2000. Changes in carbon storage in fallow forests in the tropical lowlands of Borneo. Forest Ecology and Management 126, 331337. Ketterings, Q.M., Coe, R., van Noordwijk, M., Ambagau, Y., Palm, C.A., 2001. Reducing
uncertainty in the use of allometric biomass equations for predicting aboveground tree biomass in mixed secondary forests. Forest Ecology and Management 146, 199209. Myeong, S., Nowak, D.J., Duggin, M.J., 2006. A temporal analysis of urban forest carbon
Nelson, B.W., Mesquita, R., Pereira, J.L.G., de Souza, S.G.A., Batista, G.T., Couta, L.B., 1999. Allometric regressions for improved estimate of secondary forest biomass in the Central Amazon. Forest Ecology and Management 117, 149167.
Stewart, J.L., Dunsdon, A.J., Hellin, J.J., Hughes, C.E., 1992. Wood biomass estimation of Central American dry zone species. Tropical Forestry Papers 26. Oxford Forestry Institute, Department of Plant Sciences, University of Oxford.
Tan, K., Piao, S., Peng, C., Fang, J., 2007. Sattellite-based estimation of biomass carbon stocks for northeast China's forests between 1982 and 1999. Forest Ecology and Management 240, 114121.
UNFCCC (United Nations Framework Convention on Climate Change), 2008. Report of the Conference of the Parties on its thirteenth session, held in Bali from 3 to 15 December 2007. Addendum, Part 2. Document FCCC/CP/2007/6/Add.1. UNFCCC, Bonn, Germany.
Wang, H., Hall, C.A.S., Scatena, F.N., Fetcher, N., Wu, W., 2003. Modeling the Spatial and temporal variability in climate and primary productivity across the Luquillo mountains, Puerto Rico. Forest Ecology and Management 179, 6994.
